Fiche de révision : Domestication et amélioration des plantes

📋 Plan du Cours

1. Origine et domestication des plantes
2. Caractéristiques et risques de la domestication
3. Sélection et hybridation variétales
4. Biotechnologies et transgenèse
5. Édition génomique CRISPR-Cas9
6. Enjeux humains et agricoles
7. Le maïs, modèle de domestication

📖 1. Origine et domestication des plantes

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome de domestication : Regroupe l’ensemble des caractères utiles à l’Homme, sélectionnés chez les plantes cultivées, comme la facilité de culture et l’augmentation de la taille des graines.

📝 Points essentiels

• La domestication des plantes a commencé il y a environ 10 000 ans, lorsque les populations se sont sédentarisées et sont passées d’un mode chasseur-cueilleur à un mode agriculteur.

• La domestication repose sur la sélection répétée de plantes présentant des caractères intéressants, suivie de croisements naturels et d’une augmentation progressive de la fréquence des allèles favorables au fil des générations.

💡 Astuce mémo

Sédentarisation → agriculture → sélection → plantes cultivées

📖 2. Caractéristiques et risques de la domestication

★ À maîtriser

• La sélection phénotypique élimine progressivement certains caractères des plantes sauvages au profit de caractères mutés présentant un intérêt agricole.

📌 La perte de diversité génétique rend une variété cultivée vulnérable lorsqu’elle est sensible à une maladie ou à un ravageur, car toutes les plantes peuvent alors être affectées.

Compléments

• La sélection des plantes a d’abord été empirique, les agriculteurs conservant les individus présentant les caractères les plus intéressants, comme des grains de maïs plus gros et qui ne tombent pas de l’épi.

• Le vignoble français infecté par le phylloxéra a été reconstitué grâce à des greffes sur des pieds de vigne américains résistants.

💡 Astuce mémo

Perte de diversité génétique → vulnérabilité accrue aux maladies

📖 3. Sélection et hybridation variétales

★ À maîtriser

• L’obtention d’un hybride consiste à produire par autofécondations successives deux lignées pures homozygotes pour des caractères d’intérêt, puis à les croiser pour réunir ces caractères dans une descendance hybride.

• Les hybrides sont plus vigoureux que les souches pures, ce qui constitue la vigueur hybride.

Compléments

• Au début du XXe siècle, les connaissances en génétique ont permis le développement des processus d’hybridation des plantes cultivées.

💡 Astuce mémo

Autofécondations → lignées pures → croisement → hybride

📖 4. Biotechnologies et transgenèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Transgenèse : La transgenèse est une technique qui introduit dans le génome d’une plante un gène d’intérêt provenant d’une autre espèce afin d’obtenir un organisme génétiquement modifié.

★ À maîtriser

• Le maïs Bt possède un gène bactérien qui le rend résistant à la pyrale en lui permettant de produire un insecticide.

Compléments

• La commercialisation des plantes génétiquement modifiées a débuté en 1996 et ces cultures représentaient 11,3 % des surfaces cultivées mondialement en 2019.

📌 Les transgènes bactériens peuvent produire une molécule toxique pour les insectes ou conférer une résistance à des herbicides comme le glyphosate ou le glufosinate.

💡 Astuce mémo

Transgenèse : gène d’une autre espèce ; sélection classique : croisement de variétés

📖 5. Édition génomique CRISPR-Cas9

🔑 Notions clés & Définitions

• CRISPR-Cas9 : Complexe associant un brin d’ARN et l’enzyme Cas9, capable de découper l’ADN de manière ciblée.

★ À maîtriser

• En 2012, Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier ont publié des résultats sur la création de nouveaux allèles grâce au complexe CRISPR-Cas9.

• CRISPR-Cas9 permet de:

  • inactiver un gène cible
  • créer un nouvel allèle
  • insérer un nouveau gène d’intérêt

Compléments

• L’édition génomique a permis d’obtenir des tomates à fruits plus gros et des variétés de blé tendre résistantes à des maladies fongiques.

💡 Astuce mémo

Des ciseaux moléculaires coupent l’ADN à l’endroit choisi

📖 6. Enjeux humains et agricoles

📝 Points essentiels

📌 La domestication des plantes peut sélectionner chez l’Homme des allèles associés à la consommation des plantes cultivées, car les populations ont des régimes alimentaires différents.

• L’amylase est une enzyme qui transforme l’amidon en glucose, et le gène AMY1 code cette enzyme salivaire.

📌 Les populations ayant un régime riche en amidon possèdent généralement davantage de copies du gène AMY1, ce qui favorise une teneur plus élevée en amylase salivaire au fil des générations.

💡 Astuce mémo

Régime riche en amidon → sélection d’un plus grand nombre de copies d’AMY1 → davantage d’amylase

📖 7. Le maïs, modèle de domestication

★ À maîtriser

• Le maïs aurait pour ancêtre sauvage la téosinte et serait originaire d’Amérique centrale.

📌 La téosinte possède plusieurs tiges, un petit épi de 5 cm portant environ 10 grains sur 2 rangées, des grains de 0,5 cm, des glumes entourant tout le grain et un albumen très petit, tandis que le maïs possède une seule tige, un épi de 15 à 20 cm portant environ 500 grains sur plusieurs rangées, des grains de 1 cm, des glumes réduites et un albumen important.

• Chez le maïs, le gène Tb1 empêche la formation des bourgeons axillaires, tandis que le gène TGA1 réduit l’épaisseur de la cupule.

Compléments

• Le gène Tb1 présente 132 acides aminés dont 128 identiques entre le maïs et la téosinte, soit 97,7 % de ressemblance, tandis que le gène TGA1 présente 456 nucléotides dont 435 identiques, soit 95,4 % de ressemblance.

• L’expression de Tb1 atteint 60 % chez le maïs contre 30 % chez la téosinte, alors que l’expression de TGA1 est identique chez les deux plantes.

💡 Astuce mémo

Téosinte buissonnante à petits épis ≠ maïs à tige unique et gros épi

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des techniques d’amélioration